单片机系统数码管显示驱动和键盘扫描.pdf

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1、数码管显示驱动和键盘扫描的方案单片机系统的数码管显示驱动和键盘扫描以单片机为核心的很多仪器都需要数码管显示驱动和键盘扫描，三种具体方案如下供参考：一、经典方案：使用8279芯片8279是由Intel于80年代首先推出的，参考资料较多，应用比较成熟。优点：最通用。缺点：元器件多，面积大，电路复杂，综合成本高。●8279的驱动电流较小，所以需要加上驱动电路ULN2003，或者使用8个三级管及相应的基极限流电阻。一般情况下的8279外围电路中，需要16个电阻、一个74LS138芯片、一个ULN2003芯片、8个P

2、NP三极管。元器件较多，占用较大的PCB面积。●8279需要外部为其提供上电复位信号和时钟信号，所以电路比较复杂。●8279在显示驱动方面的功能较少。二、自由方案：使用辅助单片机也就是在仪器的主控单片机之外，另外使用一个辅助的单片机专门做显示驱动和键盘扫描，最近市面上出现的一些产品就是以PIC系列等单片机实现的，查看其引脚定义尤其是CLK/RTCC/RST引脚都与PIC16C57或PIC16C54相似，另外，这些产品的说明书中都没有标明电流驱动能力。优点：最灵活。缺点：元器件多，速度慢，易受干扰，综合成本高

3、。●由于辅助单片机的驱动电流比较小，按单片机厂商的说明，通常每个引脚不大于20mA，如果长时间驱动大电流则容易损坏。如果将辅助单片机的引脚直接用作字驱动，则20mA平均到数码管的8个段上，每个段的电流只能分配到3mA，所以只能驱动较小的数码管。而如果外接驱动电路，例如595芯片或者8个三极管及相应的基级电阻，则电路面积增大，总体成本增加。●为了节约辅助单片机的端口线，一般使用串行输入输出。由于辅助单片机一条指令只能处理一位数据，并且在接收到数据后还需要将其移位转换为字节数据或者直接作为命令进行解释，所以速度

4、非常低。一般要求主控单片机的串行接口的位时钟不能高于200KHz（每个位数据要保持几微秒，才能被辅助单片机检测到并及时处理），所以单片机接口程序需要不断地延时等待。●如果辅助单片机采用定时中断方式进行显示驱动和键盘扫描，则在进入中断后有可能来不及响应外部的操作请求，所以辅助单片机一般采用查询方式进行显示驱动和键盘扫描，而采用中断方式接收外部的主控单片机的操作请求。如果主控单片机频繁访问辅助单片机，则因为辅助单片机分身无术，所以显示驱动和键盘扫描就可能无法顾及，出现亮度不均和键盘失灵。●为了提高串行接口的速度

5、，辅助单片机需要尽可能高的系统时钟，而参考单片机厂商的说明，采用低成本的外部阻容振荡是很难稳定地工作在10MHz以上的。所以在工业现场，辅助单片机很有可能因为阻容振荡频率太高而受到干扰，甚至内部程序跑飞或者意外死锁。三、新方案：使用CH451芯片（或CH452芯片）CH451和CH452是以硬件实现的多功能外围芯片，使用串行接口，支持显示驱动和键盘扫描以及μP监控，外围元器件极少，非常适合作为单片机的外围辅助芯片。优点：电路简洁，性能稳定，多功能。●CH451具有大电流驱动能力，段电流不小于25mA，字电流

6、不小于150mA，平均段电流是辅助单片机方案的8倍，而且非连续的电流驱动能力更高。●CH451是以硬件实现的，串行接口、显示驱动、键盘扫描、μP监控之间相互独立不受干扰，串行接口的位时钟能够支持到10MHz，数据传输速度比辅助单片机方案提高了40倍，即使主控单片机频繁操作也完全不会影响显示驱动和键盘扫描以及μP监控。●CH451的串行接口以硬件实现，不需要时钟；而显示驱动和键盘扫描使用约0.75MHz的全内置主时钟多次分频后的扫描时钟，所以在工业现场不易受到干扰。即使受到强干扰，也能够在干扰后立即正常工作，

7、不会影响串行接口、显示驱动和键盘扫描的后续操作。●CH451内置振荡和上电复位以及看门狗，不但不需要外部提供时钟和外部复位输入，还能够向外部的主控单片机提供上电复位和看门狗，进一步降低产品的成本，提供产品的可靠性。三种方案的综合性能比较（仅供参考）数码管显示驱动和键盘扫描的方案比较项目名称8279方案辅助单片机方案CH451方案简评数码管/LED驱动数码管/LED驱动数码管/LED驱动芯片功能越多，基本功能键盘扫描键盘扫描键盘扫描/监控外围电路越简单段电流能力需要外接驱动器约20mA25mA驱动电流越大字电

8、流能力需要外接驱动器约20mA瞬时100mA150mA瞬时200mA显示亮度越高，平均到各段的因为外接驱动20mA除以8150mA除以8因为每个数码管含电流驱动能力所以电流很大平均电流约3mA平均电流约20mA8个段所以除以8并口5MB串口0.3Mb串口10Mb传输速度越快，接口传输速率相当于串口40Mb再高则不稳定可快可慢主程序效率越高；可快可慢太慢则影响显示最慢为静态0主控单片机不必硬件并行接口，影响显示和键